麦肯锡:3D打印结合5D BIM、物联网和机器人推动建筑工业转型

管理咨询公司麦肯锡公司发布了一份报告,指出3D打印是“建设数字化未来”的重点技术发展领域。报告还指出五维建筑信息模型、物联网以及机器人等技术将与3D打印技术结合起来共同推动建筑工业的转型。

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从荷兰建筑师耗时3年3D打印的水岸房屋,到盈创建筑科技在苏州3D打印的别墅和公寓,再到迪拜要打造的3D打印未来博物馆,3D打印技术在逐渐展示不一样的建筑制造技术。

3D打印在建造房屋、桥梁等大型项目领域的潜力到底是什么?其实答案并不神秘,3D打印技术自由造型的技术特点打开了其在建筑领域应用的神奇之旅,那就是实现传统制造技术难以实现的从力学到声学,再到美学的结合。

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3D打印技术可以为建筑物外墙添加更多的隔热材料,或者为楼梯间添加更多增强材料;使用3D打印技术建造房屋,还可以在打印建筑物结构时直接将水管、电路等管线直接预留出来,使得建造过程更加智能化。

根据麦肯锡的报告,自修复混凝土、气凝胶和纳米材料等新型建筑材料的使用,以及3D打印预组装模块等创新的施工方法可以有效降低建筑的制造成本,加快施工速度,同时提高建筑质量和建造过程中的安全性。

麦肯锡承认3D打印在建筑制造领域还并不成熟,存在着许多需要完善的地方,但麦肯锡预计3D打印(增材制造)可能是未来建筑工作的主要方式

当然,3D打印仅仅是麦肯锡所说的“面向未来”设计和施工技术的一部分。与3D打印技术发展相辅相成的其他技术也决定了3D打印在建筑领域的发展前景,包括预组装的技术(用于模块化建筑部件的场外建设)和通过机器人组装现场结构的能力,特别是那些重复性的和可预测的活动,如平铺、砌砖、焊接、阀芯制造、拆迁和混凝土回收利用等工作。

麦肯锡的报告指出未来的建筑很大一部分与“五维建筑信息建模(5D BIM)”的发展息息相关,这意味着建筑公司可以汇集他们目前不同的3D建模,预算规划和进度计划等多维度的信息,通过软件工具将这些信息整合到一个将整个过程视为一体的单一系统中。 5D BIM平台将允许公司即时评估3D结构、成本和时间方面的某些变化将会对整个项目带来的影响。

麦肯锡报告的目的不仅在于研究哪些技术将会塑造未来的建筑,而且向企业提供了如何重视这些新趋势的建议。

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世界首个3D打印办公楼于2016年在迪拜落成,办公楼不仅拥有极具设计感和独特的弧形外观,在功能上也是水、电、通讯和空调一应俱全。所以说,3D打印建筑并不是停留在概念阶段,而是走进了我们的现实生活中。

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五维建筑信息模型(5D BIM)的概念是在3D建筑信息模型基础上,融入“时间进度信息”与“成本造价信息”,形成由3D模型+ 1D进度+ 1D造价的五维建筑信息模型。也就是说5D BIM集成了工程量信息、工程进度信息、工程造价信息,不仅能统计工程量,还能将建筑构件的3D模型与施工进度的各种工作(WBS)相链接,动态地模拟施工变化过程,实施进度控制和成本造价的实时监控。

5D BIM建筑信息模型是建筑业信息化技术、虚拟建造技术的核心基础模型,通过五维建筑信息模型,可以实现以“进度控制”、“投资控制”、“质量控制”、“合同管理”、“资源管理”为目标的数字化三控两管项目总控系统。

3D打印与三维模型直接相关,而三维模型是五维建筑信息模型的一部分。并且,3D打印管理过程中所产生的数据流可以与五维建筑信息模型实现有效的沟通。

关于3D打印建筑与物联网的结合,2016年来自美国爱达荷州的CC3D就称其技术的突破点是可以连续打印复合材料,并且可以快速地3D打印将各种纤维、金属和塑料打印在一起,形成一个完整的、功能性电子部件。CC3D认为他们的技术在IoT物联网时代将大有可为,并声称他们的打印速度快到让竞争对手去吃尘土去吧,功能集成3D打印将改变需要组装的历史。

CC3D正在考虑IoT智能物联网设备的应用领域,通过CC3D的技术完成导电材料和绝缘的打印。在工业制造领域,CC3D认为在航空航天和汽车行业都存在着潜在的应用空间。从创建大型功能部件到一个飞机翼甚至是摩天大楼的物联网布局,CC3D认为他们的解决方案都有用武之地,并且他们的方案将是更有效、更快、更安全的。

所以,我们有理由相信3D打印+五维建筑信息模型+物联网+机器人技术将推动建筑工业转型,并且期待更智能的建筑依托这些新的技术来到我们身边。

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